建筑外環(huán)境聲環(huán)境

建筑外環(huán)境聲環(huán)境第一頁，共六十八頁，2022年，8月28日1本章內容建筑聲環(huán)境的基本知識人體對聲環(huán)境的反應原理與噪聲評價聲音傳播與衰減的原理材料與結構的聲學性能噪聲的控制與治理方法第二頁，共六十八頁，2022年，8月28日2聲環(huán)境控制的意義創(chuàng)造良好的滿足要求的聲環(huán)境保證居住者的健康提高勞動生產率保證工藝過程要求

錄音棚、演播室高保真音樂廳第三頁，共六十八頁，2022年，8月28日3第一節(jié)

建筑聲環(huán)境的基本知識聲波的基本物理性質聲音的計量第四頁，共六十八頁，2022年，8月28日4聲音是什么？聲波：聲源振動引起彈性媒質的壓力變化，并在彈性媒質中傳播的機械波聲源：振動的固體、液體、氣體聲壓：空氣壓強的變化量，10-5～10Pa量級特性：波長、頻率f、聲速c波長7-1.1聲波的基本物理性質第五頁，共六十八頁，2022年，8月28日5聲音的傳播速度聲速與媒質的彈性、密度和溫度有關空氣中的聲速：理想氣體中

k絕熱指數，R氣體常數，T絕對溫度?？諝庵新曀偈菧囟鹊膯沃岛瘮?。在建筑環(huán)境領域中變化范圍很小，近似：340m/s

固液體中的聲速鋼5000m/s

松木3320m/s

水1450m/s

軟木500m/s7-1.1聲波的基本物理性質第六頁，共六十八頁，2022年，8月28日6聲音的頻帶人耳可以聽見范圍為20~20000Hz

人耳聽不見的范圍

20Hz以下：次聲

20000Hz以上：超聲

高頻聲低頻聲中頻聲31.25Hz頻率7-1.1聲波的基本物理性質第七頁，共六十八頁，2022年，8月28日7聲音的頻帶簡諧音（純音）聲壓變化為只有一個頻率的余弦函數的聲音只需要頻率f和聲壓幅值Pm就可以描述復音周期性信號，含有基頻和諧頻，諧頻是基頻的整倍數其頻譜圖可以表示為在基頻f0和2f0、3f0、……nf0處的一系列高矮不等的豎直線——線狀譜(離散譜)普通聲響頻譜一般為連續(xù)頻譜7-1.1聲波的基本物理性質第八頁，共六十八頁，2022年，8月28日8樂聲的線狀譜音調的高低取決于基頻，而音色取決于諧頻分量的構成7-1.1聲波的基本物理性質基頻諧頻880,1320,1760,2200,2640,3080,3520……第九頁，共六十八頁，2022年，8月28日9普通聲響頻譜一般為連續(xù)頻譜7-1.1聲波的基本物理性質第十頁，共六十八頁，2022年，8月28日10聲音的頻帶頻程把聲頻范圍劃分成幾個頻段，稱作頻程或頻帶倍頻程兩個頻率之比為2:1的頻程。一般用倍頻程劃分頻帶，中心頻率分別為：31.3(31.25)、63(62.5)、125、250、500、1000、2000、4000、8000Hz。7-1.1聲波的基本物理性質第十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日11聲音的計量聲功率W：聲源在單位時間內對外輻射的聲能，即在全部可聽范圍所輻射的功率，單位W。也可特指在某個有限頻率范圍所輻射的功率，亦稱頻帶聲功率。聲強I：單位時間內通過垂直于傳播方向上單位面積的平均聲功率，W/m2。聲壓p：聲波的壓強與媒質的靜壓之差，Pa媒質的密度7-1.2聲音的計量第十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日12聽覺范圍——量級差非常大

可聞閾(聽閾)

——人耳剛能感受的聲音p0=2×10-5Pa

I0=1×10-12W/m2疼痛閾——聞之人耳則痛，p=200Pa，I=100W/m27-1.2聲音的計量

煩惱閾

——聞之煩惱不安 p0=20

Pa，I0=1W/m2第十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日13聲音的度量分貝標度和聲級L，單位dB

設立的必要性數據范圍太大，如2×10－5Pa~20Pa

人的聽覺響應與聲強、聲壓呈對數關系聲強級聲壓級聲功率級可聞閾值1×10-12W7-1.2聲音的計量第十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日14聲源的擴散和疊加特性點聲源的聲功率和聲強：聲音球面擴散聲強可以直接疊加，故有:

總聲壓是各聲壓的均方根:rW7-1.2聲音的計量球面波平面波第十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日15聲源聲級疊加：非線性！兩個聲源疊加(I、P、W聲級同理)：

n個相同聲源L1疊加：兩個相同聲源疊加，聲級增加了10lg2=3dBL=3dB7-1.2聲音的計量第十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日16兩個不同聲源疊加，差別超過10~15dB，可以忽略。增加的聲級數聲源聲級差7-1.2聲音的計量第十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日17聲源的指向性在距聲源中心等距離的不同方向的空間位置處的聲壓級不相等指向性指數DI——在離聲源相同距離r處，某個方向的實際聲壓級Lp(r,θ,φ)與參考聲壓級Lp0(r)之差指向性因數Q——實際聲強I(r,θ,φ)與參考聲強I0(r)的比值。Q與指向性指數DI的關系：DI=10lgQ

參考聲壓Lp0(r)參考聲強I0(r)無方向性的點聲源形成的聲壓場7-1.3聲源的指向性第十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日18S0為聲源面積，f為頻率，I～IV是聲源的4種位置7-1.3聲源的指向性聲源的指向性因數Q聲源尺寸比波長大得越多，指向性就越強指向性與邊界對聲波自由擴散的阻礙有關處于喇叭狀角落，指向性最強第十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日19第二節(jié)

人體對聲環(huán)境的反應原理與噪聲評價人的主觀聽覺特性噪聲的評價噪聲的標準第二十頁，共六十八頁，2022年，8月28日20人的主觀聽覺特性什么是噪聲？人們不愿意聽到的任何聲音空氣聲：經空氣和圍護結構傳播固體聲：振動噪聲7-2人體對聲環(huán)境的反應原理與噪聲評價第二十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日21聽覺機構7-2人體對聲環(huán)境的反應原理與噪聲評價

自由場最小可聽閾煩惱閾疼痛閾第二十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日22人耳的聽覺特征特征：對高頻聲比對低頻聲敏感響度級：用1000Hz純音的聲壓級代表其等響曲線的響度級，單位Phon等響曲線聽閾痛閾7-2.2聽覺特性第二十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日23聲級計：A、B、C、D計權網絡聲級計為模擬人耳聽覺而進行濾波，分別模擬人耳對40方、70方和100方純音的反應而得到A、B、C三種計權方式。D計權用于測量航空噪聲。對不同的頻率有不同的衰減。1000Hz的衰減均為是0。7-2.2聽覺特性第二十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日24掩蔽效應一種聲音存在提高了另一種聲音的可聞閾頻率相近則掩蔽作用顯著對高頻掩蔽作用比對低頻掩蔽作用大有利有弊弊：聽不清要聽的內容，降低工作效率利：避免一些噪聲的干擾，提高工作效率掩蔽音的聲壓級被掩蔽音的聲壓級dB7-2.2聽覺特性第二十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日25掩蔽效應適合的掩蔽背景聲的特點無表達含義響度不大連續(xù)無方位感掩蔽背景聲低響度的空調通風系統(tǒng)噪聲往往是很好的掩蔽背景聲輕微的音樂聲隱約的語言聲7-2.2聽覺特性第二十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日26日本辦公樓噪聲干擾感覺的調查7-2.2聽覺特性第二十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日27噪聲評價：A聲級用A計權方式測得的噪聲級稱作A聲級，是一個綜合疊加得到的單一的數值。環(huán)境噪聲響度多在40方上下，故A聲級能夠較好地反映人對噪聲的主觀反應。

A聲級LA(或LpA)

針對穩(wěn)態(tài)噪聲。對于一個噪聲的倍頻帶譜：7-2.3噪聲的評價第二十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日28噪聲評價：A聲級等效連續(xù)A聲級針對聲級隨時間變化的噪聲，在一段時間內能量平均的等效聲級累積分布聲級LX

用隨機噪聲聲級出現的累積概率來表示:例如L10＝70dB，表示有10%的測量時間內聲級超過70dB7-2.3噪聲的評價離散噪聲第二十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日29噪聲評價曲線：NR

(NoiseRating)單值A聲級不能反映噪聲的頻譜特性

NR曲線：中國、歐洲常用，ISO推薦考慮了低頻噪聲難消除的因素

LA=NR+5dB7-2.3噪聲的評價第三十頁，共六十八頁，2022年，8月28日30噪聲評價曲線：NC

NC曲線(NoiseCriterionCurves)，Beranek于1957年提出，1968年開始實施。ISO推薦，英、美、日常用。對低頻的要求比NR曲線苛刻

LA=NC+10dBNC＝NR－57-2.3噪聲的評價第三十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日31噪聲評價曲線：PNCPNC(PreferredNoiseCurves)是對NC曲線進行的修正對低頻部分更進一步進行了降低PNC=3.5+NC7-2.3噪聲的評價第三十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日32我國的室內噪聲標準房間類型 NR(dB) A聲級dB(A)

臥室、書房、病房 35~45 40~50

起居室 40~45 40~50

語言教室 35 40

一般教室 45 50

門診室 50~55 55~60

手術室 40~45 40~50

賓館客房 30~45 35~50

會議室 30 35

學術報告廳、閱覽室 25 30

室內樂、演唱廳 20 25

辦公室 35 40

宴會廳 35 407-2.4噪聲的標準第三十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日33第三節(jié)

聲音傳播與衰減的原理第三十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日34聲音的傳播規(guī)律遇到障礙物：反射、散射、衍射(繞射)AE障礙物相對波長的尺度由大至小7-3.1聲音傳播與衰減的原理第三十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日35聲音的透射和吸收吸收透射吸收透射7-3.1聲音傳播與衰減的原理反射入射第三十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日36在自由場的聲音的傳播和衰減對于點聲源相對參考值117-3.2聲音在室外空間的傳播6dB3dB第三十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日37聲音在室內空間中的傳播室內聲場由直達聲與多次反射聲組成聲音比自由聲場大，且不隨距離平方衰減有“混響現象”平均吸聲系數室內聲級隨時間t衰減的量7-3.3聲音在室內空間的傳播房間容積房間界面總面積第三十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日38聲能密度Dt，J/m3

聲音在室內的增長和衰減室內吸聲量越大，衰減越快房間容積越大，衰減越慢7-3.3聲音在室內空間的傳播停止發(fā)聲后衰減60dB的時間稱為混響時間：第三十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日39rrLpLpLWLWS0為聲源面積，f為頻率，I～IV是聲源的4種位置指向性因數QAB室內的聲壓級室內某點聲壓級Q－指向性因數，取決與聲源與接收點的相對關系R－房間常數S－房間總表面積

a－平均吸聲系數第四十頁，共六十八頁，2022年，8月28日40第四節(jié)

材料與結構的聲學性能第四十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日41吸聲材料和吸聲結構吸聲材料的吸聲系數和吸聲量吸聲系數a：吸收聲占入射聲的比例吸聲特性和聲波入射角度有關——均勻方向的稱作“無規(guī)入射”或“擴散入射”室內聲學設計中通常用擴散入射吸聲系數而在消聲器設計中通常用垂直入射吸聲系數同一種材料和結構對于不同頻率的聲波有不同的吸聲系數。吸聲構件的實際吸聲量與吸聲構件的圍蔽面積有關：A＝aS

7-4材料與結構的聲學性能第四十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日42吸聲材料和吸聲結構多孔吸聲材料微孔很多且相互連通，吸收多，反射少，效果好，如纖維板、毛氈、礦棉微孔靠得很近卻不相通，效果不好，如泡沫樹脂、多孔橡膠

共振吸聲結構 薄膜、薄板共振吸聲結構空腔、穿孔板共振吸聲結構

空間吸聲體7-4材料與結構的聲學性能第四十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日43吸聲材料吸聲原理聲波導致空氣在吸聲材料中行進、反射、折射過程中產生摩擦而損耗聲能，轉變?yōu)闊崮芪暡牧弦踩菀淄嘎?-4.2吸聲材料和吸聲結構第四十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日44吸聲材料的頻譜特性

——高頻較易消除7-4.2吸聲材料和吸聲結構第四十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日45薄膜薄板共振吸聲結構不透氣薄膜薄板與板壁間有一空氣夾層，薄膜、薄板振動消耗聲能。7-4.2吸聲材料和吸聲結構第四十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日46共振消聲原理共振結構在聲波激發(fā)下振動，振動的結構由于本身的內摩擦和與空氣間的摩擦把部分振動能量轉變?yōu)闊崮芏鴵p耗。因此振動的結構消耗聲能，產生吸聲效果。適應頻帶：中、低頻共振會放大聲音嗎？共振共鳴！共鳴：機械能激發(fā)物體振動向空氣輻射聲能共振：空氣中傳播的聲能激發(fā)物體機械振動7-4.2吸聲材料和吸聲結構第四十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日47空腔共振器空腔孔頸空氣柱由于共振而激烈運動，消耗能量，腔內空氣起彈簧緩沖作用7-4.2吸聲材料和吸聲結構第四十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日48穿孔板共振器穿孔板與墻間空腔形成共振腔7-4.2吸聲材料和吸聲結構第四十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日49空間吸聲體當房間表面不足作吸聲表面時使用。吸聲材料7-4.2吸聲材料和吸聲結構第五十頁，共六十八頁，2022年，8月28日50隔聲7-4.3隔聲和構件的隔聲特性開窗單3雙3-100雙3-200雙13單13第五十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日51不同類型的隔聲構件的隔聲量7-4.3隔聲和構件的隔聲特性304030dB45dB34dB第五十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日52空氣間層的彈性變形具有減振作用空氣層厚度有一個最佳值7-4.3隔聲和構件的隔聲特性空氣層對隔聲效果的影響第五十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日53小孔對隔聲作用的影響孔徑相對波長越大，衍射作用越強=11.7cm=3.4m7-4.3隔聲和構件的隔聲特性第五十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日54第五節(jié)

噪聲的控制與治理方法

聲源控制氣流噪聲的消除噪聲的掩蔽第五十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日55噪聲控制措施降低噪聲源噪聲噪聲源的控制、減振傳播途徑降低噪聲吸聲、隔聲、消聲、隔振掩蔽主動加入掩蔽噪聲7-5噪聲的控制與治理方法第五十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日56降低噪聲的方法吸聲降噪在室內天花或墻面上布置吸聲材料，可使混響聲減弱，但直達聲不會降低靠吸聲降噪很難把噪聲降低10dB以上在靠近聲源處作用很小：直達聲為主減振和隔振

隔聲適當的隔聲設施，能降低噪聲20~50dB7-5.1噪聲源的控制第五十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日57振動與隔振原理振動的危害使人煩惱，妨礙工作產生噪聲損壞建筑物和設備振動傳遞比T：輸出的動力占振源輸入動力的百分比

f為振源頻率，f0為減振結構固有頻率7-5.1噪聲源的控制第五十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日58振動與隔振原理振動傳遞曲線7-5.1噪聲源的控制第五十九頁，共六十八頁，20